Transferencia de calor en productos Alimenticios

Ingeniería Agrícola - Universidad Surcolombiana

1. TRANSFERENCIA DE CALOR EN PRODUCTOS ALIMENTICIOS Presentado por: Cristhian Alexander Vega L . Carlos Alberto G. Ing . Víctor Manuel Martínez

2. RESUMEN las propiedades térmicas de los alimentos y bebidas dependen fuertemente de la composición química y la temperatura en la cual se desarrollan. El diseño del almacén y equipos también son necesarios para estimar procesos de calentamiento, refrigeración, congelamiento o secado de alimentos y bebidas. Para cálculos de transferencia de calor se incluyen la densidad, calor específico, conductividad térmica, difusividad térmica y demás propiedades que permite su evaluación.

3. INTRODUCCIÓN La conductividad térmica relaciona la tasa de transferencia de calor de la conducción con el gradiente de la temperatura. La conductividad térmica de un alimento depende de factores tales como composición, estructura, y temperatura. Se han realizado trabajos para adaptar la conductividad térmica de alimentos y de bebidas. Los valores experimental determinados de la difusividad térmica de alimentos son escasos. Sin embargo con valores apropiados de la conductividad térmica, calor específico y densidad, la difusividad térmica se puede calcular usando la ecuación:

4. El calor específico es una medida de la energía requerida para elevar la temperatura de un alimento un grado. Por lo tanto, el calor específico de alimentos o de bebidas se puede utilizar para calcular la carga de calor impuesta ante el equipo de refrigeración de alimentos y de bebidas. La densidad es la relación entre la masa de un cuerpo y el volumen que ocupa . La porosidad configura la densidad de los alimentos granulares tales como el pan, el arroz y los cereales. Para otros alimentos, la porosidad es cero.

5. ANÁLISIS Si el alimento es un organismo vivo como fruta fresca o vegetales (hortalizas), estos generan calor a través de la respiración y pierden humedad por la transpiración. Ambos procesos se deben de incluir en los cálculos de transferencia de calor y se debe usar como referencia tablas de propiedades termo físicas medidas para alimentos.

6. PUNTO DE CONGELACIÓN El punto de congelación inicial de un alimento es algo más bajo que el punto de congelación del agua pura debido a sustancias disueltas en el agua del alimento . En el punto de congelación inicial, algo del agua en el alimento se cristaliza, y la solución restante se concentra.

7. El alimento en general se componen mayoritariamente de agua congelada, sólidos sin disolver y estos por ultimo se concentran y así va bajando la temperatura de congelación. Guisantes congelados

8. TABLAS DE PROPIEDADES TÉRMICAS DE LOS ALIMENTOS Los componentes comúnmente encontrados en los alimentos incluyen: agua, proteína, grasa, carbohidratos, fibra y cenizas. Gracias a los experimentos realizados por los profesionales Choi y Okos (1986) existen tablas de componentes a los que desarrollaron modelos matemáticos para determinar las propiedades térmicas de éstos como función de la temperatura en el rango de -40 a 149° C.

9. Una naranja con un diámetro de 0,12 m tiene una temperatura superficial de 5 °c se encuentra dentro de una nevera portátil y esta congelada con una capa de hielo con espesor de 0,01 m. la temperatura de la superficie del hielo esta a -2 ° c. Determine el flujo de calor entre la superficie de la naranja y del hielo si este tiene una conductividad térmica de 1,7 W/m ° c EJERCICIO

10. Datos: T1= 5°c T2= -2 ° c D1= 0.12 m R1= 0.06 m R2= 0.07 m K= 1.7 W/m ° c   R.cond= 0.111 °c/W ESFERAS HUECAS q = T1-T2 / R.cond q = 63.06 W

11. Un limón fresco de un 91.8 % de agua con diámetro interno de 0,06 m. Se encuentra a una temperatura inicial de 19 °c Es puesto de repente en un recipiente cubico con una temperatura en su espacio de 45 °c Determine el tiempo necesario para que el alimento empiece la transpiración a partir de una temperatura de 30 °c ; sabiendo que el coeficiente por convección del aire es de 1.47 W/m² °c EJERCICIO 2

12. Datos: Ti= 19°c T∞= 45 °c T= 30 °c Di= 0.06 m r= 0.03 m h = 1.47 W/m² ° c Tabla. K= 0.525 W/m ° c ∞ = 1.12 m²/hr V= (4/3). π .r³ A=4. π .r² L = V/A = r/3 = 0.01 m Bi = h.L/K = 0.028 < 0.1 f° = ∞.ø/L² T ∞ Ti h= 1.47 W/m² °c

13.   f° = ∞.ø/L² ) /   . 3 600 seg/1 hr   Bi= 0.028 < 0.1 ∞ = 1.12 m²/hr L = 0.01 m 6.31 seg   Ti T∞

14. LA PASTEURIZACIÓN E s el proceso térmico realizado en líquidos (generalmente alimentos con el objetivo de reducir la presencia de agentes patógenos como por ejemplo ciertas bacterias, protozoos, mohos, levaduras, etc. Que puedan contener los alimentos

15. PROCESOS DE PASTEURIZACIÓN Proceso VAT : El proceso consiste en calentar grandes cantidades de liquido en un recipiente estando a 63 °C durante 30 minutos Proceso HTST : Este método es el empleado en los líquidos a granel, como la leche, los zumos de fruta, la cerveza, etc . Proceso UHT = El proceso UHT es de flujo continuo y mantiene la leche a una temperatura superior más alta que la empleada en el proceso HTST, y puede rondar los 138 °C durante un período de al menos dos segundos

16. ESTERILIZACIÓN COMERCIAL Es el proceso en el cual a un alimento que ha sido enlatado se le adiciona una temperatura especifica muy elevada

17. COCCIÓN Mediante la cocción modificamos los componentes físicos y bioquímicos del alimento, mediante uno o varios de estos procesos: ablandamiento, coagulación, hinchamiento o disolución. ( arroz, harina, legumbres secas...) o son más fáciles de absorber. Así pues, con la cocción de las verduras conseguiremos la destrucción de la pectina o del almidón y con ello lograremos que el alimento se ablande, facilitando la digestión .

18. EL ESCALDADO El escaldado es un tratamiento térmico que se aplica, sobre todo, a productos vegetales los cuales son sometidos de 50 a 70 C

19. VENTAJAS Y DESVENTAJAS La ventaja de esterilizar los alimentos es para disminuir la población de microorganismos a una determinada temperaturas Aumentar el índice de longevidad del alimento Si se expone a muy altas temperaturas por largos períodos se pierden vitaminas Cambios de sabor ,textura y olor

20. BIBLIOGRAFÍA chapman , A. (1992). Transmisión del calor. Madrid. Koehler , G. (1998). Agricultura y Productos Básicos. kreith & mark , F. (1999). Principios de Transferencia de calor Pag.2 . Okos , C. y. (1986). Tablas Propiedades térmicas de los alimentos . slide . Propiedades Térmicas de los Alimentos. (1990). Ferroice . Microbiología e higiene de los alimentos", Hayes P.R ., Ed. Acribia S.A.,  Zaragoza , España,1993 . Continuous Thermal Processing of Foods: Pasteurization and Uht Sterilization " Michael J. Lewis, N. J. Heppe Revista comsumer (2015) Introducción a la tecnología de alimentos 2 edición.664